帶鋼板形的概念及CVC軋機(jī)板形控制原理

1、帶鋼板形及CVC軋機(jī)板形控制原理內(nèi)容概述 板形基本概念帶鋼尺寸質(zhì)量指標(biāo)包括縱向和橫向尺寸。 橫向橫向板形指標(biāo)的是帶鋼的斷面形狀（Profile or Contour），即帶鋼沿板寬方向上的斷面分布，包括（Crwon）、（Wedge）、（Edge drop）等。 縱向縱向用（Flatness）來(lái)表示，俗稱帶鋼浪形，即指帶鋼長(zhǎng)度方向上的平坦程度； 橫截面形狀：凸度、楔形度、邊部減薄、局部高點(diǎn)凸度楔形度(左右標(biāo)志點(diǎn)厚度之差)邊部減薄 EL=hL-hEL ER=hR-hER 圖1.凸度圖2.楔度hRhLhLhRhchEL hER2/ )(RLchhhCRLRhhCT RLVLRLLV510 LLI%1

2、00LvRv板形的重要性理想板形公式和良好板形公式 良好板形判別式：bawhhChCwh)(40)(80222112帶鋼比例凸度變化軋前凸度、軋后凸度、21CC軋前厚度、軋后厚度、21hh帶鋼寬度w 理想板形公式：2211hChC1177phChCC)3 , 2 , 1(3/%70ppiiCC影響板形的因素工藝因素：坯料板形、壓下率、操作因素等設(shè)備因素：輥型、軋輥磨損、軋輥磨削精度、軋輥熱膨脹、側(cè)導(dǎo)板余量、軋機(jī)剛度、 WR與BUR的接觸狀態(tài)（W, w/R, r/R）等等總之：影響板形的因素的實(shí)質(zhì)就是影響有載輥縫形狀的因素板形控制的實(shí)質(zhì)是控制各架軋機(jī)的負(fù)載輥縫的形狀。板形控制的實(shí)質(zhì)是控制各架軋機(jī)

3、的負(fù)載輥縫的形狀。軋機(jī)彈跳軋機(jī)彈跳：軋件軋制時(shí)，軋制力引起工作機(jī)座內(nèi)部受力元件的縱向彈性變形，其數(shù)值可達(dá) f=2-5mm。由于在軋制過(guò)程中，軋制力P總是會(huì)波動(dòng)的，所以產(chǎn)生的工作機(jī)座的彈性變形 f 也是變化的。為了維持板厚不變，必須對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ窃谲堉七^(guò)程中控制壓下量，采用AGC系統(tǒng)改變軋機(jī)的空載輥縫值。工作機(jī)座彈性變形f與軋制力P之間的關(guān)系曲線稱之為機(jī)座彈性變形曲線機(jī)座彈性變形曲線或彈跳曲線，彈跳曲線，如圖示： 此曲線直線段的斜率：fPtgC 一般C值越大越好，對(duì)大型軋機(jī)其值應(yīng)為6000KN/mm以上。 工作機(jī)座剛度系數(shù)C的確定方法，可以采用理論計(jì)算的方法也可以采用實(shí)測(cè)法。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)

4、的軋機(jī)而言一般采用實(shí)測(cè)法一般采用實(shí)測(cè)法。 軋制法軋制法 保持輥縫的開口S0不變，用不同原始厚度h0的軋件軋制，測(cè)出其軋制力P與軋后的厚度h1，對(duì)每次軋制，工作機(jī)座的變形量： f= h1 - S0 這樣可以得出一組變形f與軋制力P的數(shù)據(jù)，由此連成的曲線就是該機(jī)座的彈跳曲線。 壓靠法壓靠法 首先使原始輥縫S0=0，這時(shí)上下工作輥接觸，并旋轉(zhuǎn)軋輥，繼續(xù)壓下，記錄下一組輥縫值S0與對(duì)應(yīng)的軋制力P的值，將此連成曲線，就是該機(jī)座的彈跳曲線。改變負(fù)載輥縫的形狀彎拉變態(tài)動(dòng)態(tài)鼓肚錯(cuò)位CVC軋機(jī)工作原理CVC（Continuously Variable Crown）技術(shù)是由德國(guó)SMS公司于1984年提出的控制軋件

5、板形的一種新型軋輥技術(shù)，由于該技術(shù)控制板形的優(yōu)越性能而在熱軋和冷軋板帶材中獲得了廣泛的應(yīng)用CVC軋輥輥身曲線呈S形，圖5為CVC軋輥的輥系布置及工作原理，兩個(gè)形狀相同的軋輥相互倒置180布置，通過(guò)兩個(gè)軋輥沿相反方向的對(duì)稱移動(dòng)，得到連續(xù)變化的不同凸度輥縫，等效于配置了一系列不同凸度的軋輥。CVC輥型的優(yōu)點(diǎn)1、不僅軋輥凸度可調(diào)范圍大，而且可以聯(lián)系調(diào)節(jié)，再加上彎輥的話，板形控制范圍顯著擴(kuò)大。2、一對(duì)磨好的軋輥能滿足更多軋制系統(tǒng)、更多鋼種的需要，并擴(kuò)大軋制寬度和厚度，增強(qiáng)軋機(jī)適應(yīng)能力。3、WR磨損均勻，工作周期長(zhǎng)，大大減少換輥次數(shù)，提高產(chǎn)量3、帶材表面質(zhì)量提高，提高平直度，增加成材率。（a）軋輥移動(dòng)距

6、離為零時(shí)，凸度為零；（b）上輥向右移動(dòng)，下輥向左移動(dòng)，軋輥凸度增加，定義為正凸度；（c）上輥向左移動(dòng)，下輥向右移動(dòng)，軋輥凸度減小，定義為負(fù)凸度。 CVC輥形曲線和兩輥間的移動(dòng)距離，決定了輥縫凸度的大小和正負(fù)。abc圖5.CVC輥工作原理（a）零凸度；（b）正凸度；（c）負(fù)凸度下工作輥曲線為： 3322102)()()()(xLaxLaxLaaxy3322101)(xaxaxaaxyCVC輥形曲線函數(shù)上軋輥輪廓與上軋輥完全一樣，但轉(zhuǎn)動(dòng)180與上軋輥配置，因此，下軋輥的輥形曲線為： 式中： L-軋輥輥身長(zhǎng)度； x-輥身距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離； 三次函數(shù)的系數(shù)，決定了曲線的形狀，其中 。3210,aaaa

7、00Ra 55443322101)(xaxaxaxaxaaxy55443322102)()()()()()(xLaxLaxLaxLaxLaaxy軋輥凸度與軋輥軸向竄動(dòng)量之間的關(guān)系五次CVC輥形的輥縫二次及四次凸度都僅與多項(xiàng)式系數(shù)a2a5有關(guān)，與a0無(wú)關(guān)，且二次凸度與竄輥量s呈三次函數(shù)關(guān)系，而四次凸度與竄輥量s呈線性關(guān)系。a0為與輥徑相關(guān)的參數(shù)，對(duì)曲線特性無(wú)任何影響。4/ )23s6(223323LaLaLaCW4/ )23s6(2233m23mLaLaLaC4/ )23s6(2233n23nLaLaLaC)3/()(2nm3msLCCam2mm22)2()2(sLCLsCLsanm)()0()

8、(20302100BaBaaBRBRRtt)(130320201BaBaRBa解得：）（0t0Ra a1 與輥縫凸度無(wú)關(guān)，為了減小帶鋼參與應(yīng)力及改善帶鋼質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)中可以用輥徑差最小作為設(shè)計(jì)依據(jù)輥形優(yōu)化實(shí)例武鋼2250mmCVC軋機(jī)F51、WR磨損量呈“箱形”，且上下WR 磨損中心不對(duì)稱，上下軋輥磨損中心線分別向傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)偏移大概50mm。2、軋輥磨損嚴(yán)重，直徑磨損量達(dá)到700um3、上下WR磨損量不同，下輥比上輥嚴(yán)重4、一般“箱形”開口寬1600mm，底部寬1100mm左右，具體形狀與軋制單位編排有關(guān)。傳動(dòng)側(cè)操作側(cè)1、串輥明顯分布不均勻，中心位置基本集合在+50mm左右，與軋輥磨損偏移

9、量吻合2、串輥主要分布在-50,+150范圍，-150,50幾乎沒(méi)用過(guò)，串輥行程利用率只有66%。2、負(fù)凸度偏大，正凸度偏小，使得F5串輥行程利用率低，大部分時(shí)間只往傳動(dòng)側(cè)串，頻繁磨損軋輥固定區(qū)域，造成軋輥磨損嚴(yán)重且不均勻，磨損中心也發(fā)生了偏移。3、正向串輥極限值位置概率突高，高達(dá)7%。3、頻繁使用極限串輥位，說(shuō)明串輥達(dá)到極限位置時(shí)凸度控制能力依然不夠原來(lái)串輥范圍：-150，+150；凸度控制范圍：-0.5,+0.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，需要改到：-0.3,+0.7，最大板寬2130mm，取軋輥長(zhǎng)度2430mm，代入可計(jì)算出輥形曲線表達(dá)式。板形控制數(shù)學(xué)模型1、軋件變形2、形成輥縫的變形（彈跳、溫度、磨

10、損）3、目標(biāo)4、判別（yes/no）5、識(shí)別6、操刀20一、板形控制理論u 變分法：簡(jiǎn)單、速度快、精度略差u 條元法：流線條元法適用于冷軋離線模擬，精度高，速度較慢 流面條元法適用于熱軋離線模擬，精度高，速度較慢 條 層 法 適用于熱軋離線模擬，精度高，速度較慢 u 條元變分法：簡(jiǎn)單、速度快、精度適中，適用于冷、熱軋?jiān)诰€計(jì)算 o2B2Bl1n 21n x0y1y21ny21ny1nynyy出口入口 軋件塑性變形模型解釋變形區(qū)內(nèi)金屬產(chǎn)生塑性變形的機(jī)理及各種因素對(duì)它的影響作用計(jì)算軋制壓力及前、后張應(yīng)力橫向分布21一、板形控制理論 輥系彈性變形模型計(jì)算帶材出口厚度、輥間壓力橫向分布影響函數(shù)法u速度與

11、精度相互沖突，理論比較成熟u 適合與軋件塑性變形模型耦合 u 可用于冷、熱軋各種常見(jiàn)的機(jī)型： 普通四輥軋機(jī)，CVC四、六輥軋機(jī)， PC四輥，HC軋機(jī)，UC軋機(jī)，UCMW軋機(jī)等 一、板形控制理論 基本原理u 能量守恒原理基本方法 u 有限差分法：快速、穩(wěn)定 軋件與軋輥溫度場(chǎng)模型計(jì)算帶材與軋輥溫度場(chǎng)u 熱傳導(dǎo)方程)1(2222zTrTrrTtTc帶材溫度場(chǎng)軋輥溫度場(chǎng)互為邊界條件 基本原理求解方法u 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)回歸法最終結(jié)果u 摩擦學(xué)原理u 軋輥磨損輥型wp L 軋輥磨損模型計(jì)算軋輥磨損量一、板形控制理論24u 軋件塑性變形模型計(jì)算板形u 板形失穩(wěn)判別模型判斷是否失穩(wěn)u 耦合運(yùn)算得到各機(jī)架的控制目標(biāo)u 成品板形與橫斷面形狀綜合最優(yōu) 板形控制目標(biāo)模型確定各機(jī)架出口板形控制目標(biāo)一、板形控制理論u 最小勢(shì)能原理求解方法u 經(jīng)典特征值求解 板形良好（帶材失穩(wěn)）判別模型判斷帶材是否失穩(wěn)基本原理一、板形控制理論26 板形模式識(shí)別模型1根據(jù)殘余應(yīng)力的分布及大小判斷帶鋼是否失穩(wěn)對(duì)板形偏差進(jìn)行分解u 最小二乘法基本原理求解方法u 解析法一、板形控制理論27u BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理求解方法u 智能法最終結(jié)果u 14次板形偏差分量 板形模式識(shí)別模型2對(duì)板形偏差進(jìn)行分解一、板形控制理論 板形控制模型（矩陣模型）根據(jù)模式識(shí)別確定各控制手段調(diào)節(jié)量u 影響矩陣法基本原理求解方法